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​固态激光雷达工作原理?

发布时间:2019-12-06
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固态激光雷达工作原理?海伯森专业介绍


固态激光雷达工作原理?激光雷达被认为是各行各业的关键传感技术,在机器人、智慧城市等领域充当着推动者的角色。而近年来一直被寄予厚望的固态激光雷达成为业内关注的热点。什么是固态雷达?是完全没有移动部件的雷达,光相控阵(Optical Phased Array)及Flash是其典型技术路线,也被认为是纯固态激光雷达方案。


固态激光雷达工作原理

固态激光雷达主要是依靠波的反射或接收来探测目标的特性,大多源自三维图像传感器的研究,实际源自红外焦平面成像仪,焦平面探测器的焦平面上排列着感光元件阵列,从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上,探测器将接受到光信号转换为电信号并进行积分放大、采样保持,通过输出缓冲和多路传输系统,最终送达监视系统形成图像。


固态激光雷达形成的三种技术路线

经过多年的发展,固态激光雷达的基本框架已经比较清晰了,以下是目前主流的三种方案。


1.MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)微机电系统

MEMS指代的是将机械机构进行微型化、电子化的设计,将原本体积较大的机械结构通过微电子工艺集成在硅基芯片上,进行大规模生产。技术成熟,完全可以量产。主要是通过MEMS微镜来实现垂直方面的一维扫描,整机360度水平旋转来完成水平扫描,而其光源是采用光纤激光器,这主要是由于905纳米的管子重频做不高,重频一高平均功率就会太大,会影响激光管的寿命。

从严格意义上来说,MEMS并不算是纯固态激光雷达,这是因为在MEMS方案中并没有完全消除机械,而是将机械微型化了,扫描单元变成了MEMS微镜。


2.OPA(optical phased array)光学相控阵技术

相比其他技术方案,OPA方案给大家描述了一个激光雷达芯片级解决方案的美好前景,它主要是采用多个光源组成阵列,通过控制各光源发光时间差,合成具有特定方向的主光束。然后再加以控制,主光束便可以实现对不同方向的扫描。雷达精度可以做到毫米级,且顺应了未来激光雷达固态化、小型化以及低成本化的趋势,但难点在于如何把单位时间内测量的点云数据提高以及投入成本巨大等问题。


3.Flash

Flash激光雷达的原理也是快闪,它不像MEMS或OPA的方案会去进行扫描,而是短时间直接发射出一大片覆盖探测区域的激光,再以高度灵敏的接收器,来完成对环境周围图像的绘制。

固态激光雷达的优势是什么?


利用光学相控阵扫描技术的固态激光雷达的确有很多优势,例如:

①其结构简单,尺寸小,无需旋转部件,在结构和尺寸上可以大大压缩,提高使用寿命并使其成本降低。

②扫描精度高,光学相控阵的扫描精度取决于控制电信号的精度,可以达到千分之一度量级以上。

③可控性好,在允许的角度范围内可以做到任意指向,可以在重点区域进行高密度的扫描。

④扫描速度快,光学相控阵的扫描速度取决于所用材料的电子学特性,一般都可以达到MHz量级。


海伯森技术致力于高端智能传感器的研发和生产,目前已经成功推出了全固态面阵激光雷达,广泛应用于机器人、工业自动化、智能交通、物联网等领域,未来,海伯森也将继续努力,研发出更多符合市场需求的激光雷达产品。


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